[发明专利]一种基于分级速度障碍算法的移动机器人避障方法

权利要求书

1.一种基于分级速度障碍算法的移动机器人避障方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤一、获取障碍物状态信息、机器人状态信息和机器人目标点信息；

步骤二、根据机器人当前状态生成单步可达控制集U_dt并生成一系列控制；

步骤三、基于分级速度障碍算法，先建立速度障碍，再对单步可达控制集U_dt中的控制通过分级速度障碍评价函数J_safe(u)生成评价；将相对线速度V_A/O(dt,u)不属于速度障碍的控制返回最大评价值1，将相对线速度V_A/O(dt,u)属于速度障碍的控制通过碰撞时间评价函数J′_safe(t_collide(u))生成评价；最后依据评价值对控制进行分类，将评价值不为0的控制加入可行控制集Y，评价值为0的控制加入不可行控制集N；

步骤四、当可行控制集Y不为空时，从可行控制集Y中得到最优控制u^*；否则从多步可达控制集U_8dt的典型控制中得到启发控制，每一采样时刻内选择最接近启发控制的控制作为最优控制u^*，引导机器人以变速轨迹达到该多步可达控制；

步骤五、执行最优控制u^*判断机器人是否到达目标点；若判断到达则结束，否则回到步骤一重新开始。

2.根据权利要求1所述的基于分级速度障碍算法的移动机器人避障方法，其特征在于步骤一中，障碍物状态信息包括位置信息、外形信息和运动信息；所述位置信息在全局坐标系中由(x_O,y_O)表示；外形信息由障碍物半径r_o表示；运动信息由瞬时速度(v_ox,v_oy)表示；机器人状态信息由(x_A,y_A,θ,v,ω)表示，分别表示机器人的坐标、朝向、线速度和角速度，机器人半径由r_A表示；机器人目标点信息由表示。

3.根据权利要求1所述的基于分级速度障碍算法的移动机器人避障方法，其特征在于步骤二具体是：给定机器人当前时刻的线速度v_curr、角速度ω_curr和采样时间间隔dt，则下一采样时刻的单步可达控制集U_d为：

式1)中，a_max表示机器人允许的最大线加速度；表示机器人允许的最大角加速度；

机器人的运动约束U_s为：

U_s＝{(v,ω)|0≤v≤v_max,-ω_max≤ω≤ω_max} 2)

式2)中，v_max表示机器人允许的最大线速度；ω_max表示机器人允许的最大角速度；

综合式1)和式2)可得到单步可达控制集U_dt＝U_d∩U_s，通过设置线速度分辨率dv和角速度分辨率dω生成一系列控制。